第一節　認識城市軌道交通

一、城市軌道交通的概念和特點

1.城市軌道交通的定義

城市軌道交通是指具有固定線路，鋪設固定軌道，配備運輸車輛及服務設施等的公共交通設施。城市軌道交通是城市公共交通系統的一個重要組成部分，在中國國家標準《城市公共交通常用名詞術語》中，將城市軌道交通定義為“通常以電能為動力，采取輪軌運輸方式的快速大運量公共交通的總稱”。“城市軌道交通”是一個包含范圍較大的概念，在國際上沒有統一的定義。一般而言，廣義的城市軌道交通是指以軌道運輸方式為主要技術特征，是城市公共客運交通系統中具有中等以上運量的軌道交通系統（有別于道路交通），主要為城市內（有別于城際鐵路，但可涵蓋郊區及城市圈范圍）公共客運服務，是一種在城市公共客運交通中起骨干作用的現代化立體交通系統。

2.城市軌道交通在城市公共交通中的地位與作用

軌道交通很早就作為公共交通在城市中出現，起著越來越重要的作用。發達國家城市的交通發展歷史告訴我們，只有采用大客運量的城市軌道交通（地鐵和輕軌）系統，才是從根本上改善城市公共交通狀況的有效途徑。

①城市軌道交通是城市公共交通的主干線，客流運送的大動脈，是城市的生命線工程。建成運營后，將直接關系到城市居民的出行、工作、購物和生活。

②城市軌道交通是世界公認的低能耗、少污染的“綠色交通”，是解決“城市病”的一把金鑰匙，對于實現城市的可持續發展具有非常重要的意義。

③城市軌道交通的建設與發展有利于提高市民出行的效率，節省時間，改善生活質量。國際知名的大都市由于軌道交通事業十分發達方便，人們出行很少乘私人車輛，主要依靠地鐵輕軌等軌道交通，故城市交通秩序井然，市民出行方便、省時。

④城市軌道交通是城市建設史上最大的公益性基礎設施，對城市的全局和發展模式將產生深遠的影響。為了建設生態城市，應把攤大餅式的城市發展模式改變為伸開的手掌形模式，而手掌狀城市發展的骨架就是城市軌道交通。城市軌道交通的建設可以帶動城市沿軌道交通廓道的發展，促進城市繁榮，形成郊區衛星城和多個副部中心，從而緩解城市中心“人口密集、住房緊張、綠化面積小、空氣污染嚴重”等城市通病。

3.城市軌道交通的特點

（1）運輸能力大

城市軌道交通由于高密度運轉，列車行車時間間隔短，行車速度高，列車編組輛數多而具有較大的運輸能力。單向高峰每小時的運輸能力最大可達到6萬～8萬人次（市郊鐵道）；地鐵達到3萬～6萬人次，甚至達到8萬人次；輕軌1萬～3萬人次，有軌電車能達到1萬人次，城市軌道交通的運輸能力遠遠超過公共汽車。據文獻統計，地下鐵道每千米線路年客運量可達100萬人次以上，最高達到1200萬人次，如莫斯科地鐵、東京地鐵、北京地鐵等。城市軌道交通能在短時間內輸送較大的客流，據統計，地鐵在早高峰時1小時能輸送全日客流的17%～20%，3小時能輸送全日客流的31%。

（2）準時

城市軌道交通由于在專用行車道上運行，不受其他交通工具干擾，不產生線路堵塞現象并且不受氣候影響，是全天候的交通工具，列車能按運行圖運行，具有可信賴的準時性。

（3）安全、低污染

城市軌道交通由于運行在專用軌道上，沒有平交道口，不受其他交通工具干擾，并且有先進的通信信號設備，極少發生交通事故。

城市軌道交通由于采用電氣牽引，與公共汽車相比不產生廢氣污染。它的發展，還能減少公共汽車的數量，進一步減少汽車的廢氣污染。由于在線路和車輛上采用了各種降噪措施，一般不會對城市環境產生嚴重的噪聲污染。

（4）快捷

與常規公共交通相比，城市軌道交通有較高的運行速度，有較高的啟、制動加速度，多數采用高站臺，列車停站時間短，上下車迅速方便，而且換乘方便，從而可以使乘客較快地到達目的地，縮短了出行時間。

（5）舒適性高

與常規公共交通相比，城市軌道車輛具有較好的運行特性，車輛、車站等裝有空調、引導裝置、自動售票等直接為乘客服務的設備，城市軌道交通具有較好的乘車條件，其舒適性優于公共電車、公共汽車。

（6）運營費用較低

城市軌道交通由于主要采用電氣牽引，且輪軌摩擦阻力較小，與公共電車、公共汽車相比更節能，運營費用較低。

（7）充分利用地下和地上空間

大城市地面擁擠、土地費用昂貴。城市軌道交通由于充分利用了地下和地上空間的開發，不占用地面街道，能有效緩解道路擁擠、堵塞，有利于城市空間合理利用，特別有利于緩解大城市中心區過于擁擠的狀態，提高了土地利用價值，并能改善城市景觀。

（8） 投資大，建設周期長

城市軌道交通建設工程龐大，建設周期長，而且投入資金大。一般每千米4億～6億元，一般城市建成一個200千米的城市地鐵網需要時間是10～20年。

二、城市軌道交通的類型

城市軌道交通在世界范圍內發展較快，由于國家、城市的不同，服務對象的不同等，使城市軌道交通發展種類繁多，技術指標差異較大，評價標準不一。不同的分類方法，可以分出不同的結果。

按容量（運送能力），可分為高容量、大容量、中容量和小容量；按線路架設方式，可分為地下、高架和地面；按運營組織方式，可分為傳統城市軌道交通、區域快速軌道交通和城市（市郊）鐵路；按導向方式，可分為輪軌導向和導向軌導向；按線路隔離程度，可分為全隔離、半隔離和不隔離；按軌道材料，可分為鋼輪鋼軌系統和橡膠輪混凝土軌道梁系統；按牽引方式，可分為旋轉式直流、交流電機牽引和直線電機牽引；按運能范圍、車輛類型及主要技術特征可分為有軌電車、輕軌道交通、地下鐵道、單軌道交通、市郊鐵路、磁懸浮交通、新交通系統七類。現分述如下。

1.有軌電車

有軌電車是最早發展的城市軌道交通之一，起源于城市公共馬車，為了多載客，人們把馬車放在鐵軌上，一般設在城市中心穿街走巷運行。

有軌電車（Tram或Street Car）是使用電車牽引、輕軌導向、1～3輛編組運行在城市路面線路上的低運量軌道交通系統，如圖1-1所示。具有造價低、建設容易的優點。

世界上第一條有軌電車線于1888年5月在美國弗吉尼亞州里士滿市開通。到20世紀20年代，美國的有軌電車總長達2.5萬千米。1906年，中國第一條有軌電車線在天津北大關至老龍頭火車站（今天津站）建成通車。

舊式的有軌電車單向運輸能力一般在1萬人次/小時以下，通常采用地面路線，與其他車輛混合運行，運行速度一般在10～20千米/小時之間。由于運能、擠占道路、噪聲等問題，故各大城市紛紛拆除有軌電車線路，改建運量大的地鐵或輕軌道交通。

2.輕軌

輕軌（Light Rail Transit，簡稱LRT）是在有軌電車的基礎上改造發展起來的城市軌道交通系統，如圖1-2所示。輕軌是反應在軌道上的荷載相對于鐵路和地鐵的荷載較輕的一種交通系統。

輕軌原來的定義是指采用輕型軌道的城市交通系統。輕軌當初使用的是輕型鋼軌，現在已采用與地鐵相同質量的鋼軌。所以，目前國內外都以客運量或車輛軸重的大小來區分地鐵和輕軌。輕軌是指運量或車輛軸重稍小于地鐵的快速軌道交通。在中國《城市軌道交通工程項目建設標準》（試行本）中，把每小時單向客流量為0.6萬～3萬人次的軌道交通定義為中運量軌道交通，即輕軌。

由于輕軌具有投資少（每千米造價在0.6億～1.8億元人民幣）、建設周期短、運能高、靈活等優點，因此發展很快。目前，無論是發達國家，還是發展中國家，輕軌方興未艾，各國紛紛根據自己的國情，制定相應的輕軌發展戰略和模式。大致有以下三類發展模式：一是改造舊式有軌電車為現代化的輕軌；二是利用廢棄鐵路線路改建成輕軌路線；三是建設輕軌新線路的方式。對有些城市而言，修建輕軌比修建地鐵更經濟實惠，因此，諸如馬尼拉、鹿特丹、中國香港等城市都相繼新修了輕軌線路。

經過100多年的發展，輕軌已形成三種主要類型：鋼輪鋼軌系統、線性電機牽引系統和橡膠輪輕軌系統。

鋼輪鋼軌系統即新型有軌電車，是應用地鐵先進技術對老式有軌電車進行改造的成果。

線性電機牽引系統（Linear Motor Car）是曲線性電機牽引、輪軌導向、車輛編組運行在小斷面隧道及地面和高架專用線路上的中運量軌道交通系統。

橡膠輪輕軌系統采用全高架運行，不占用地面道路，具有振動小、噪聲低、爬坡能力強、轉彎半徑小、投資較少等優點。

3.地下鐵道

地下鐵道簡稱地鐵（Metro或Underground Railway或Subway或Tube），是城市快速軌道交通的先驅。運能單向在3萬人次/小時，最高可達6萬～8萬人次/小時。最高速度可達120千米/小時以上，旅行速度一般為40千米/小時左右，可4～10輛編組，車輛運行最小間隔可低于1.5分鐘。地鐵造價昂貴，每千米投資在3億～6億元人民幣。地鐵有建設成本高，建設周期長的弊端，但同時又具有運量大、建設快、安全、準時、節省能源、不污染環境、節省城市用地的優點。

地鐵適用于出行距離較長、客運量需求大的城市中心區域。一般認為，人口超過百萬的大城市就應該考慮修建地鐵。

4.單軌道交通

單軌道交通歷史悠久，早在1821年英國人P.H.Dalmer就開發了單軌鐵路，并因此獲得發明專利。單軌也稱作獨軌（Monorail），是指通過單一軌道梁支撐車廂并提供導引作用而運行的軌道交通系統，其最大特點是車體比承載軌道要寬。單軌是采用一條大斷面軌道并全部為高架線路的軌道交通。因為支撐方式的不同，單軌通常分為跨座式和懸掛式兩種，如圖1-3、圖1-4所示。

（1）跨座式是車輛跨座在軌道梁上行駛

跨座式軌道由預應力混凝土制作，車輛運行時走行輪在軌道上平面滾動，導向輪在軌道側面滾動導向。

（2）懸掛式是車輛懸掛在軌道梁下方行駛

懸掛式軌道大多由箱形斷面鋼梁制作，車輛運行時走形輪沿軌道走形面滾動，導向輪沿軌道導向面滾動導向。

單軌的車輛采用橡膠輪，電氣牽引，最高速度可達80千米/小時，旅行速度30～35千米/小時，列車可4～6輛編組，單向運送能力為1萬～2.5萬人次/小時。

單軌的優點：由于單軌客車的走行輪采用特制的橡膠車輪，所以振動和噪聲大為減少；兩側裝有導向輪和穩定輪，控制列車轉彎，運行穩定可靠；高架單軌因軌道梁僅為85厘米寬，不需要很大空間，可適應復雜地形的要求，同時對日照和城市景觀影響小；單軌道交通占地少、造價低、建設工期短，它的工程建筑費用僅為地鐵的1/3。

當然，單軌也存在橡膠輪與軌道梁摩擦產生橡膠粉塵的現象，對環境有輕度污染，列車運行在此區間發生事故時救援比較困難。

隨著科學技術的進步，單軌技術日臻成熟，軌道、車輛和通信信號都有了很大發展，再加上單軌可以利用道路和河流的上方空間，因而受到一定的重視。美國、日本、意大利等許多國家都建設了跨座式、混凝土軌道和橡膠充氣輪胎的單軌制式的單軌道交通，其中日本建成多條單軌系統，是使用單軌最多的國家。

中國首條跨座式單軌線路是在有“山城”之稱的重慶修建的，單軌客車技術從日本引進，經中國北車集團長春軌道客車股份有限公司的技術人員消化、吸收、再創新，終于在長客制造成功。跨座式單軌道交通十分適合重慶市道路坡陡、彎急、路窄的地形特點，同時由于結構輕巧、簡潔、易融于山城景色而取得較好的景觀效果。

5.市郊鐵路

市郊鐵路是指建在城市內部或內外結合部，線路設施與干線鐵路基本相同，服務對象以城市公共交通客流，即短途、通勤旅客為主。市郊鐵路是城市鐵路的主要形式。它是伴隨著城市規模的擴大、衛星城的建設而發展起來的，通常使用電力牽引和內燃牽引，列車編組多在4～10輛。市郊鐵路運能與地鐵相同，但由于站距較地鐵長，運行速度超過地鐵，可達80千米/小時以上，最高速度可達100～120千米/小時。

城市鐵路通常是分成城市快速鐵路和市郊鐵路兩部分。城市快速鐵路是指運營在城市中心，包括近郊城市化地區的軌道系統，其線路采用電氣化，與地面交通大多采用立體交叉。市郊鐵路是指建在城市郊區，把市區與郊區，尤其是與遠郊聯系起來的鐵路。市郊鐵路一般和干線鐵路設有聯絡線，線路設施與干線鐵路相同，線路大多建在地面，部分建在地下或高架。其運行特點接近于干線鐵路，只是服務對象不同。

6.磁懸浮交通

磁懸浮交通（Magnific Levitation for Transportation）是一種非輪軌黏著傳動，懸浮于地面的交通運輸系統，如圖1-5所示。磁懸浮列車是利用常導磁鐵或超導磁鐵產生的吸力或斥力使車輛浮起，用以上的復合技術產生導向力，用直線電機產生牽引動力，使其成為高速、安全、舒適、節能、環保、維護簡單、占地少的新一代交通運輸工具。

7.新交通系統

新交通系統（Automated Guideway Transit，簡稱AGT）是一個模糊的概念，不同國家和城市對此都有不同的理解，目前還沒有統一和嚴格的定義。一般泛指以無人駕駛的車廂在專用路權及自動化控制條件下運行的新型運輸系統。

在新交通系統中車輛在線路上可無人駕駛自動運行，車站無人管理，完全由中央控制室的計算機集中控制，自動化水平高。新交通系統與獨軌道交通有許多相同之處，最大的區別在于該系統除有走行軌外，還設有導向軌，故新交通系統也稱為自動導軌道交通。

新交通系統最早出現在美國，當初多為一種穿梭式往返運輸乘客的短距離交通工具，曾被稱為“水平電梯”或稱為“空中巴士”“快速交通”。

新交通系統自1963年美國西尼電氣公司研發面世后，在世界許多地方被逐漸推廣采用，尤以日本和法國無論是技術還是規模都處于領先的地位。目前，世界各地已有幾十條規模不等、用途不同、具體構造也有所不同的新交通系統線路，中國內地的新交通系統目前處在起步階段。

三、城市軌道交通的發展

1.世界城市軌道交通的發展

世界上城市快速軌道交通建設已有140多年的歷史，經歷了興盛、衰退和復興這樣一個螺旋式的發展過程。世界第一條地下式鐵路運營路線于1863年在倫敦通車，其誕生為人口密集的大都市如何發展公共交通取得了寶貴的經驗，此后歐美城市紛紛借鑒，城市軌道交通得到了較快發展。世界城市軌道交通的發展大概經歷了以下幾個階段。

（1）停滯階段（1924～1949年）

這一階段由于戰爭的爆發以及汽車工業的飛速發展，再加上軌道交通投資高、建設周期長，導致了停滯和萎縮。這一階段只有5個城市發展了地鐵，有軌電車也停滯不前，有些線路還被拆除。

（2）逐步發展階段（1949～1969年）

第二次世界大戰后，各國小汽車快速發展，出現了嚴重的交通問題，諸如道路擁擠、停車困難，空氣污染嚴重，影響經濟活動及其發展等。這一時期，城市軌道交通又重新得到了重視，從歐洲、北美到南美和亞洲，如巴西、日本、中國等，20年間共有17個國家新建了地鐵。

（3）高速發展階段（1969至今）

世界上許多國家都確定了發展軌道交通的方針，立法解決軌道交通的資金來源問題，同時，技術的發展以及人口的高度集中，又促進了軌道交通的高速發展。

2.我國城市軌道交通的發展

我國城市軌道交通發展迅速。其城市規劃建設的軌道交通網絡總里程已達5000千米，總投資估算將超過8000億元。隨著城市化的快速推進，作為我國城市公共交通網絡重要組成部分的城市軌道交通網絡建設也在快速發展。已有北京、上海、廣州、深圳等10個城市擁有已建成的軌道交通線路，全國規劃建設軌道交通網絡的城市則已有25個。

我國城市軌道交通的發展可劃分為以下幾個階段。

（1）起步階段（20世紀50～80年代）

20世紀50年代，我國開始籌備北京地鐵建設，1965年7月1日，北京地鐵一期工程開工，經過4年的艱苦奮戰，于1969年10月1日建成通車（全長23.6千米）。隨后又建設了天津地鐵、哈爾濱人防隧道等工程。該階段地鐵建設以人防功能為指導思想。20世紀80年代末至90年代初，我國僅有上海、北京、廣州等幾個大城市規劃建設軌道交通。該階段地鐵建設開始真正以城市交通為目的。

（2）平穩階段（20世紀90年代）

這一階段一批省會城市開始籌劃建設軌道交通項目，紛紛進行地鐵建設的前期工作。同時，國家計劃委員會開始研究制定城市軌道交通設備國產化政策，強調軌道交通對解決城市交通問題和引導城市發展的作用。該階段為政府通過研究制定相應政策來指導地鐵的規劃建設。

（3）建設高潮階段（1999年以后）

隨著我國經濟的發展和城市化進程的加快，城市交通問題日益突出，國家的政策逐步鼓勵大中城市發展城市軌道交通。自20世紀末至21世紀初，我國城市軌道交通進入快速發展的建設高潮時期，該階段地鐵建設速度大大超過之前的30年。北京、上海、天津、廣州、南京、深圳、武漢、西安、重慶、成都等15個城市是中國國內第一批被批準建設軌道交通的城市。第二批經國家同意開展申報的城市包括鄭州、長沙、昆明、南寧、福州、寧波、大連、無錫、東莞、南昌10個城市。

總體來看，中國城市軌道交通仍然處于初級發展階段，發展機制仍不夠健全，但各地建設城市軌道交通的熱情日漸高漲。今后，城市軌道交通的發展將和其他交通方式共同構建高效率的綜合交通體系，進一步改革運營體制，使外部效益體現在軌道交通的內部效益，放寬準入市場，城市軌道交通行業將在中國的經濟發展過程中，更好地發揮作用。

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